从 freeRTOS 运行应用程序

Posted 2023-02-19

【中文标题】从 freeRTOS 运行应用程序

【英文标题】：Running applications from freeRTOS

【发布时间】：2014-03-22 02:37:17

【问题描述】：

我目前正在为我公司正在开发的消费电子产品开发操作系统。我已经决定将 freeRTOS 作为我们操作系统的主干，并且正在努力在操作系统中实现硬件功能。但是，我遇到了一个关于从 freeRTOS 中运行 3rd-party 应用程序的问题。

最初我认为一个任务是一个应用程序，基本上你有“myapplication.c”和“myapplication.h”包含你所有的应用程序必要的功能，代码将驻留在任务中的for(;;)循环中（充当主要的while循环）。然后，当用户决定运行该应用程序时，函数指针将传递给队列，然后我的 app_launcher 任务使用该队列来使用 3rd 方任务或应用程序创建新任务。

然而，这种方法的问题是操作系统已经被编译并驻留在微控制器上，并且应用程序可以根据用户认为合适的方式安装和删除......所以显然应用程序需要从操作系统编译和执行.在标准的 unix 机器上，我会使用 fork 之类的东西来选择可执行文件并为其提供自己的进程。但是我在 freeRTOS 中找不到类似的功能。我的另一个想法是使用脚本语言来开发应用程序，但我再次不确定如何启动这些应用程序...

所以问题是，我如何让 freeRTOS 运行来自 3 方开发人员的尚未融入操作系统的应用程序？

【问题讨论】：

这和 Lua 有什么关系？

我应该充分解释这一点。 Lua 是我正在寻找解决这个问题的脚本语言之一。感谢您提醒我注意我缺乏解释。

【参考方案1】：

FreeRTOS（以及大多数 RTOS）不像通用操作系统 (GPOS) 那样工作，它们通常不是为动态加载和执行任意用户提供的应用程序而设计的。在大多数情况下，您使用 RTOS 是因为您需要硬实时响应，而第三方代码的执行可能会损害这一点。

大多数 RTOS（包括 FreeRTOS）不再是静态链接库，您的整个嵌入式应用程序都与 RTOS 静态链接并作为单个多线程程序执行。

同样，许多 RTOS（如 FreeRTOS）并不是与 GPOS（如 Linux）相同意义上的操作系统。通常，可用的 RTOS 服务是实时调度程序、进程间通信 (IPC)、线程同步和计时器。文件系统和网络堆栈等中间件要么是可选扩展，要么必须从第三方代码集成。

FreeRTOS 试图实现您的目标时遇到的一个问题是，“任务”类似于“线程”，而不是 GPOS 进程模型意义上的“进程”。一个任务通常与其他任务在相同的内存空间中运行，任务之间没有内存保护。任务不是单独的程序，而是单个应用程序中的线程。

如果您的目标没有 MMU，那么内存保护在任何情况下都可能会受到限制，但您可能仍希望第三方应用程序在概念上独立于操作系统。如果您的处理器没有 MMU，那么运行任意第三方动态加载的代码可能会影响系统完整性、安全性和安全性。即使使用 MMU，FreeRTOS 等简单的 RTOS 内核也不会使用它。

具有实时调度的操作系统，可以作为单独的进程动态加载和运行应用程序代码，包括：

Windows Embedded Compact (formerly Windows CE) QNX Neutrino OS-9

此外，VxWorks 能够加载部分链接的目标代码并将其动态链接到已加载的代码。这在流程模型中不一样，但更类似于动态链接库。在这种情况下值得一提的是，VxWorks shell 可以通过名称调用任何具有外部链接的函数。因此，您可以加载实现函数的目标文件，然后运行该函数。原则上，您可以在 FreeRTOS 上实现相同的功能，但这并非易事。 shell 是一回事，但动态加载和链接需要目标驻留应用程序符号表。

如果您不需要硬实时（或者您的实时要求是“软”）并且您的目标有足够的资源，那么部署Linux 或uClinux 可能会更好。嵌入式系统。

如果您的最终用户需要运行的代码与您的设备用途密切相关，而不是本质上的“通用”，那么允许最终用户运行代码的另一种可能性是集成脚本语言解释器，例如Lua。在这种情况下，您只需从文件系统加载脚本并将其传递给脚本解释器。对于更通用的要求，Java VM 可能是可能的。

【讨论】：

我目前正在 ARM Cortex M4 上开发这个，所以没有 MMU。我们不得不选择这款处理器，因为该设备需要尽可能节能，同时仍保持响应速度。感谢您提供指向操作系统替代方案的链接，我现在将研究这些链接。

我们正在寻找开源或免费用于商业用途的选项。从您的列表中排除那些，这让我有了 linux 选项，由于缺少 RAM，这似乎也不是一个选项。我正在研究它，但似乎我被操作系统困住了像 freeRTOS 来满足我们的需求。

我会给你答案，但是我找到了一个替代解决方案，使用 newlib。感谢您的帮助！

@DevenJ：发布您自己问题的答案是完全合法的——您也许应该这样做，因为我很感兴趣，Newlib 只是标准库的一个可移植实现，所以我不清楚它是如何实现的已帮助您解决此问题。

嘿，Deven，你能为我的问题提出一个答案吗***.com/questions/21931309/…

【参考方案2】：

根据要求，这是我发现的解决问题的方法。问题是从 freeRTOS 启动其他应用程序。这是通过利用 newlib 库中的“System()”函数完成的。因此，我可以将应用程序放在闪存中，直到需要它，然后使用提供的 newlib 函数启动它。这也允许我动态启动程序，无需对应用程序的代码或名称进行硬编码，我只需要向 System() 提供一个字符串，指向应用程序在内存中的位置。

【讨论】：

这个解决方案中缺少一些东西 - 我看不出它如何在基于 FreeRTOS 的独立系统上工作。根据（文档）[sourceware.org/newlib/]，它将字符串传递给操作系统命令外壳（如果可用），而 FreeRTOS 没有外壳。 system() 调用的系统调用默认为空存根，因此 system() 除非已明确实现该功能，否则不会执行任何操作。

我现在看到了您提出的问题。但是在这种情况下，我无法找到正确的解决方案。我知道这是可能的（另一种产品 pebble 智能手表公开使用 freeRTOS 并具有类似应用程序的界面。）但是我似乎不清楚如何实现这一点。实际上，我只需要在我的处理器上运行并发程序，这些程序可以相互执行。

Pebble 很可能使用 FreeRTOS 作为操作系统的基础，但它本身并不是可加载应用程序的支持技术 - 开发人员将开发它在顶部 FreeRTOS 作为中间件层。您必须意识到，Pebble 为该项目筹集了超过 1000 万美元的众筹资金 - 除了简单地移植 FreeRTOS 之外，他们还可以在操作系统上投入大量精力。 Pebble 应用程序是使用 Pebble 自己的编译工具生成的，This site 向我建议 Pebble Apps 使用专有的可重定位对象格式。